日本政府发布《能源白皮书2019》:排放构成中,CO2占比92%,这其中50%的CO2是由于发电排放的

文章来源:核科技动态碳交易网2019-10-30 09:13

  日本政府于 2019 年 6 月 7 日发布了《能源白皮书 2019》,在内阁会议上通过了 2018 年度版能源报告。白皮书主要介绍了日本的能源状况及措施,其中核能相关部分内容主要是对日本的能源政策、核电现状、核燃料循环体系以及核设施退役状况进行了详细说明。
 
  1 日本能源政策及核电现状
 
  日本制定了2030年度将在2013年度的排放水平上减排26%的目标,截止 2016 年度已经实现减排 7%。在日本温室气体的排放构成中,CO 2 占比 92%,这其中 50%的 CO 2 是由于发电排放的,这个比例相对于其他国家来说较高。因此,推进非化石能源发电、实现低碳化,是日本能源发展的紧要课题。
 
  日本预期在其 2030 年的电力结构中,核电应占比 20%~22%。截至 2019 年 4 月,日本共 9 座核电站实现重启。为了实现发展目标,日本将继续在安全第一的前提下,持续推进核电站的重启工作以及核能领域的技术创新。
 
  在核电装机容量方面,截至 2019 年 1 月,日本核电装机容量位列世界第四位,前三位依次为美国、法国和中国。
 
  在核电发电份额方面,2010年度日本核电发电份额为25.1%,2011 年度为 9.3%,2012 年度为 1.5%,2013 年度为 0.9%,2014年度由于核电站全部停运降至 0%。随着核电重启,2017 年度日本核电发电份额回升至 3.1%。
 
  另外,日本核电设备利用率在 2010 年度为 67.3%,2013 年度为 2.3%,2014 年度为 0%。核电站重启后,2015 年度为 2.5%,2016 年度为 5.0%,2017 年度为 9.1%,2018 年度升至 19.3%。图 1 所示为日本核电设备利用率的变化情况。
 
 
  日本核电机组的主要堆型为轻水堆(LWR)。截至 2019 年 3月,除去已经决定退役的机组,日本国内共有20座沸水堆(BWR)和17座压水堆(PWR)。其他类型的反应堆包括:日本原子能研究开发机构(JAEA)运营的“文殊堆”(已于 2016 年 12 月决定退役)以及 JAEA 和各大学运营管理的“常阳堆”等研究堆。
 
  2 日本核燃料循环现状
 
  日本将推进核燃料循环作为基本方针。从资源有效利用、高放废物减容和降低毒性的观点出发,对乏燃料进行后处理并对回收的钚进行有效利用。
 
  2.1 乏燃料问题的解决措施
 
  2.1.1 放射性废物处置
 
  核电站低放废物的相关处置工作,需由各核电运营方负责推进。截至 2018 年 3 月,日本全国各核设施运行及退役所产生的低放废物贮存量,换算成容量为 200 L 的大圆铁桶约合 115万个。日本原燃公司于 1992 年 12 月在青森县六所村的低放废物掩埋设施进行作业,截至 2018 年 3 月末共掩埋约 30 万桶低放废物。此外,随着 JAEA 动力试验(JPDR)的退役,产生了约 1 670 吨的低放废物,并在茨城县东海村的废物掩埋实地试验设施中进行了浅地表沟渠处理。
 
  截至 2018 年 3 月末,JAEA 和日本原燃公司共贮存了 15.7万桶(容量为 200 L,下同)超铀废物(TRU),这些废物来自后处理设施和 MOX 燃料加工设施所产生的低放废物中。
 
  截至 2017 年 3 月末,来自铀浓缩设施和铀燃料成型加工设施中所产生低放废物的铀废物贮存量约 10 万桶,其中民间铀燃料加工业者贮存了约 4.4 万桶、日本原燃公司约 1 万桶、JAEA约 5 万桶。
 
  发电后产生的乏燃料将作为高放废物进行玻璃固化处置,再经过 30~50 年左右的冷却贮存,然后被处臵于地下 300 米或更深的地层中。目前,日本国内的乏燃料后处理工作是在 JAEA核燃料循环工学研究所的后处理设施中进行,国外的乏燃料后处理是委托给英国和法国进行。截至 2018 年 3 月末,日本国内和海外后处理产生的高放废物玻璃固化体共计 2 482 件,贮存于青森县六所村和茨城县东海村。若将截至 2018 年 3 月末的所有核电站乏燃料都进行后处理,其高放废物换算成玻璃固化体的数量大约有 24 800 件。针对此类高放废物的处置,日本政府负责推进相关处臵措施,已于 2017 年公布了高放废物地质处置“科学特征图”,标注了全国范围内适合掩埋高放废物的区域。为了推进国民对地质处置和日本地下环境的理解,日本政府正在全国各地举办说明会等相关对话交流活动。
 
  2.1.2 乏燃料中间贮存
 
  日本可再循环燃料贮存公司(RFS)于 2010 年 8 月在青森县陆奥市开始建造一座乏燃料中间贮存设施,并于 2013 年 8 月竣工。2014 年 1 月,RFS 向原子能管制委员会(NRA)提交了关于该设施是否符合新安全标准的审查申请,目的是希望该设施可以在 2021 年度投入运行。
 
  2.1.3 放射性废物减容和降低毒性
 
  快堆不仅可以增殖燃料,还可以燃烧次锕系元素等长寿命核素,是能够实现放射性废物减容和降低毒性的有效技术。目前日本正与法国进行钠冷示范快堆(ASTRID)的相关合作,2018年度投资了 51 亿日元作为快堆国际合作技术开发委托费,以获取快堆研发相关最新的设计和技术。
 
  另外,日本政府也在 2018 年度投资了 4 亿日元用于放射性废物玻璃固化技术的基础研究工作。
 
  2.2 核燃料循环工程
 
  冶炼。日本主要从加拿大、澳大利亚、哈萨克斯坦等地采购铀矿石。目前日本国内尚未开展冶炼工程。
 
  转化。日本将此工序委托给海外的铀转化公司。
 
  浓缩。日本原燃公司铀浓缩工厂已于 2017 年 5 月完成新安全标准审查。由于离心机浓缩厂停产,故目前设施年产能为 450吨分离功(SWU),今后工厂将阶段性地将所有设备更新为新型离心机。另外,从 2017 年 9 月起,由于提高安全性和新型离心机更新工程等原因,每年会自主停运,减产 75 吨 SWU。
 
  再转化。日本只有三菱原子燃料公司(位于茨城县东海村)进行再转化工作。其余部分会委托给国外的再转化工厂。
 
  成型加工。日本大部分的燃料成型加工工作是在国内的成型加工工厂中进行。
 
  后处理。日本原燃后处理事业所位于日本青森县的六个所后处理设施(年间最大处理能力为 800 吨)预计 2021 年财年上半年完工。
 
  MOX 燃料加工。位于日本青森县的六个所 MOX 燃料加工工厂预计 2022 年财年上半年完工。
 
  钚的管理和利用。日本秉持“不持有无利用目的的钚”的原则,每年公布钚的管理状况和利用计划,逐渐减少钚的持有量。另外,日本将在全国 16~18 座轻水堆中进行钚热利用。
 
  3 核设施退役情况
 
  日本自上世纪五十年代开始利用核能,如今已过去60余年,一部分核设施面临退役问题。核电站退役拆除产生的废物总量,若以 110 万 kW 级的轻水堆来算,约为 49~54 万吨,如何恰当地处理这些废物十分重要。
 
  运行和拆卸过程所产生的废弃物中,不需要作为放射性物质处理的东西可先进行放射性测量,以确保其安全以及能通过政府检查。其中可重复利用的物质可以进行回收,其余将作为工业废物来处理。经政府检查后,57 座退役设施的低放废物(LLW)总量约 45 万吨,约占废物总量的 2%。其中,如堆内构造物等“放射性水平较高”的 LLW 约 8 000 吨,约占废物总量的 0.04%;可在浅地层中处置的“放射性水平相对较低”的 LLW 约 6 万吨,约占废物总量的 0.3%;可进行浅地层沟渠掩埋处置的“放射性水平极低”的 LLW 约 38 万吨,约占废物总量的 1.9%。
 
  日本正在循序开展核设施退役工作。1998 年东海核电站停运并进入退役阶段,动力试验堆(JPDR)于 1996 年 3 月按照计划完成拆卸。处于研究开发阶段的发电堆“普贤”于 2003 年停运,2008 年退役申请获批。2009 年 1 月,滨冈核电站 1、2 号机组停运,同年 11 月退役申请获批。2011 年 3 月核事故后,福岛第一核电站 1~6 号机组宣布退役。2015 年 4 月,敦贺核电站1 号机组、美滨核电站 1、2 号机组、岛根核电站 1 号机组、玄海核电站 1 号机组停运。2018 年 3 月大饭核电站 1、2号机组,5月伊方核电站 1 号机组,11 月女川核电站 1 号机组分别停运。另外在 2018 年 6 月,东京电力公司表明了福岛第二核电站的退役意愿,并于 2019 年 7 月 31 日正式宣布其退役。此外,2016年12月,日本政府正式宣布退役其原型快堆“文殊”。

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